JVM---GC垃圾回收总

目录

1、JVM的内存模型

2、如何判断对象是否可以回收（垃圾判断算法）

3、垃圾回收算法

4、Java中的四种引用

5、造成内存溢出的常见原因

6、JVM堆内存垃圾回收

7、什么是STW?为什么gc要STW(Stop The World)?

8、GC 相关参数

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1、JVM的内存模型

        根据虚拟机规范，JVM的内存分为 堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器、方法区。

        JDK 1.8 同 JDK 1.7 比，最大的差别就是：元空间取代了永久代。元空间的本质和永久代类似，都是对 JVM 规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。

         虚拟机的内存中主要有程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆和方法区。

什么是永久代和元空间？

        方法区是一种规范，不同的虚拟机厂商可以基于规范做出不同的实现，永久代和元空间就是出于不同jdk版本的实现。

        说白了，方法区就像是一个接口，永久代与元空间分别是两个不同的实现类而已。只不过永久代是这个接口最初的实现类，后来这个接口一直进行变更，直到最后彻底废弃这个实现类，由新实现类——元空间进行替代。

        从上图中可以看到，永久代与堆中的老年代是连续的，这里的连续指的是物理地址连续，永久代本身并不在堆中。因此，老年代与永久代其中一个满了，都会触发Full GC。

        由于方法区主要存储类的相关信息，所以对于动态生成类的情况比较容易出现永久代的内存溢出。最典型的场景就是，在 jsp 页面比较多的情况，容易出现永久代内存溢出，会报出"java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space "异常。

        元空间(Metaspace)，不再与堆连续，而是直接存在于本地内存中，也就是机器的内存。理论上机器内存有多大，元空间的野心就有多大。

Java8中，使用元空间替换永久代的原因:
        在之前的版本中，字符串常量池存在于永久代中，在大量使用字符串的情况下，非常容易出现OOM的异常。此外，JVM加载的class的总数，方法的大小等都很难确定，因此对永久代大小的指定难以确定。太小的永久代容易导致永久代内存溢出，太大的永久代则容易导致虚拟机内存紧张。

2、如何判断对象是否可以回收（垃圾判断算法）

        引用计数法:一个对象被其它变量所引用，计数+1。如果某一个变量不再引用它了，计数-1。                             当计数为0时可以被回收。

        存在问题:如果发生循环引用,如下图。A、B两个对象都不会被回收，计数都为1。

        可达性分析算法 :首先会确定一系列的根对象(GC Root),按照从上至下的方式搜索被根对象集                                  合所连接的目标对象是否可达，如果该对象被跟对象直接或间接的引用，就                                    不能被回收，否则就会被回收。该算法可以有效地解决在引用计数算法中循                                     环引用的问题，防止内存泄漏的发生。

        哪些对象可以作为GC Root:

                               虚拟机栈中引用的对象:各个线程被调用的方法中使用到的参数、局部变量等。

                                本地方法栈内 JNI（通常说的本地方法）引用的对象

                                方法区中类静态属性引用的对象 比如：Java类的引用类型静态变量

                                方法区中常量引用的对象 比如：字符串常量池（string Table）里的引用

                                所有被同步锁 synchronized 持有的对象

                                Java虚拟机内部的引用。

 3、垃圾回收算法

        1、标记-清除算法(Mark-Sweep)

         优点：速度快

        缺点：内存碎片化严重，后续可能发生大对象不能找到可利用空间的问题，会造成内存溢出。

        2、标记-整理算法(Mark-Compact)

            标记后不是清理对象，而是将存活对象移向内存的一端。然后清除端边界外的对象。

        优点：没有内存碎片

        缺点：速度慢、内存开销大 

       3、复制算法(Copying)

             按内存容量将内存划分为等大小的两块。每次只使用其中一块，当这一块内存满后将尚存活的对象复制到另一块上去，把已使用的内存清掉。

         优点：速度快、不会有内存碎片

         缺点：占用双倍空间

4、Java中的四种引用

        强引用:强引用j就是我们常见的普通引用对象，我们程序中几乎所有的引用使用的都是强引                         用。只要还有一个强引用指向一个对象，就表明该对象还活着，不能被回收

        软引用:一个软引用中的对象，不会很快被JVM回收，当JVM内存不足时，才会对其进行回收

        弱引用:比软引用拥有更短的生命周期。在垃圾回收时，只要发现弱引用，不管堆空间是否                         足够，都会将对象进行回收。由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定                      会很快发现那些只具有弱引用的对象。

        虚引用:虚引用 就是形同虚设它并不能决定 对象的生命周期。任何时候这个只有虚引用的对                        象都有可能被回收。因此，虚引用主要用来跟踪对象的回收，清理被销毁对象的相关                      资源。

5、造成内存溢出的常见原因

        StackOverFlowError
        解释：线程栈内存溢出，
        原因：方法递归调用

        OutOfMemoryError：Java heap memory
        解释：堆内存溢出
        原因：大量对象创建撑爆堆区

        OutOfMemoryError：Metaspace
        解释：方法区溢出
        原因：大量类被加载

6、JVM堆内存垃圾回收

Java 的自动内存管理主要是针对对象内存的回收和对象内存的分配。同时，Java 自动内存管理最核心的功能是 堆 内存中对象的分配与回收。

        堆中存放我们new出来的对象，存放的区域就是Eden区域，但这个区域存满以后就会做minor gc,首先通过可达性分析算法来判断是否是垃圾，如果能够找到引用就不是垃圾，找不到就是垃圾，minor gc过程中我们有一部分是垃圾一部分不是垃圾，会将这些垃圾对象清除，然后非垃圾对象会放到survivor区域的to中，并且将对象的分代年龄+1，分代年龄（用来区分对象生命周期的一种标识，比如parallel默认对象分代年龄达到15岁就放到老年代中）。此时一次minor gc结束。我们可以推断出，老年代做full gc的频率应该远远小于年轻代minor gc，老年代等到存放对象快满的时候会做full gc，扫描老年代中的对象是否是垃圾，如果都不是并且此时还有对象要进入老年代，那此时就会报OOM(内存溢出错误)。

        新生代使用的复制算法，老年代使用的是标记整理算法。

7、什么是STW?为什么gc要STW(Stop The World)?

        指的是GC事件发生过程中，会产生应用程序的停顿。停顿产生时整个应用程序线程都会被暂停，没有任何响应, 有点像卡死的感觉，这个停顿称为STW。可达性分析算法中枚举根节点（GC Roots）会导致所有Java执行线程停顿。

        原因很简单，因为java进行垃圾回收时使用可达性分析，从GC Root向下判断对象是否有引用，如果不把所有线程进入safe points并阻塞起来就会出现对象上一秒没有引用被删除，后一秒又出现引用，导致错误的产生。

8、GC 相关参数